La falda freatica di gesso è una delle più grandi in Europa. È una grande falda acquifera , che fornisce da 11 a 12 miliardi di m 3 di acqua all'anno.
Fornisce gran parte del Belgio e dell'estremo nord della Francia; da Haute-Normandie a Champagne-Ardenne (dove affiora e rappresenta 9.700 km a 2 del territorio), passando per la maggior parte del Nord-Pas-de-Calais , Picardie e il bacino di Parigi (che si trova in gran parte di essa sul gesso della Cretaceo superiore (su quasi 110.000 km 2 o il 20% del territorio francese).
Nella sua parte settentrionale, la falda freatica sprofonda sotto il Belgio e sale a est verso la Champagne-Ardenne.
A nord di una linea Calais - Béthune che passa per Saint-Omer , affonda sotto la copertura terziaria e diventa prigioniera e quindi meno ben rifornita dalla superficie (ma anche meglio protetta dall'inquinamento superficiale e beneficiando in questa zona di una denitrificazione naturale). È in questo settore che si trova il 40% dell'acqua potabile pompata dai pozzi. A nord di questa linea la produttività dei pozzi è sempre meno buona e vengono utilizzati praticamente solo per l'agricoltura ( irrigazione , abbeveratoi per il bestiame) o per usi minori. I bacini idrografici a sud-ovest di Lille producono ancora una grande quantità di acqua potabile, ma sono al limite del sovrasfruttamento. Sono dagli anni 1990 protetti dal parco Deûle che allontana le attività inquinanti e mette in sicurezza i bacini idrografici ).
Poiché questa falda acquifera non è alimentata dallo scioglimento dei ghiacciai , il suo livello varia notevolmente a seconda delle stagioni e in base alla pluviometria degli autunni e degli inverni (periodo di ricarica della falda freatica). La lastra di gesso oscilla fino a 7 o 8 m a seconda dell'anno (piovoso o secco) sotto gli altipiani e spesso diversi metri sotto le valli. Un pompaggio pesante può peggiorare questa variabilità. Può periodicamente alimentare valli secche piccole e strette perpendicolari alle valli. Queste valli aride , a volte molto incastonate, sono chiamate "cave". Possono proteggere habitat naturali rari per queste regioni come foreste o vegetazione noti come " anfratti " .
Dopo essere crollato bruscamente a causa dei pompaggi industriali e minerari, il livello della tavola di gesso si alza, riempiendo i vuoti lasciati dalle gallerie minerarie, con conseguenze ancora poco misurate.
È localmente vulnerabile o già inquinato, ma presenta diversi vantaggi;
Questo lo rende al margine settentrionale del bacino parigino , nel territorio coperto dall'Agenzia Artois-Picardie Basin Agency , la falda acquifera di gran lunga la più importante, sia in superficie (80% della superficie del territorio) che ' in volume di acqua erogata (76,5% dell'acqua potabile consumata in questo territorio).
Gli uomini si sono resi conto dell'esistenza di questo foglio unico e immenso solo con l'avvento della geologia .
I primi modelli idrodinamici di questa falda acquifera basati su strumenti informatici sono stati specificati negli anni 1970-1980, in particolare grazie alle analisi isotopiche dei traccianti.
Questa falda è alimentata da acque superficiali, per gravità, e più o meno rapidamente a seconda della porosità del materiale ( legge di Darcy ) e della presenza di fratture, cavità, fiumi sotterranei, ecc. in gesso. A sua volta alimenta flussi d'acqua alti e bassi, anche in tempi di siccità . Il cibo proviene principalmente dai grandi altipiani calcarei, ei primi sbocchi sono le sorgenti e le valli di fiumi il cui livello è più o meno in equilibrio con la falda acquifera, il che spiega perché in queste regioni l'inquinamento dei fiumi può contaminare il fiume. vice versa.
In linea di principio, l'acqua in un foglio raggiunge dopo un certo tempo un equilibrio fisico-chimico con il suo ambiente geologico. In realtà la sua qualità varia a seconda di dove si trova, del suo tempo di permanenza. Qui subisce trasformazioni naturali e artificiali (contaminazioni indotte da pozzi, fognature, iniezioni, cedimenti minerari, ecc. A monte, un effetto filtro è svolto dalle sponde e dai sedimenti, " grazie ai quali parte degli elementi inquinanti dei fiumi rimane fissata nel sedimenti ” (parte dei quali può tuttavia essere trascinata via dal mare o in altre parti del bacino idrografico durante le grandi inondazioni).
In passato, questa falda freatica proveniva da una costellazione di piccoli bacini idrografici uniti da pochi fiumi che non erano in contatto tra loro. Oggi, a seguito dello scavo di numerosi canali nel nord della Francia e in Belgio, questa falda acquifera è potenzialmente a contatto con l'acqua proveniente da bacini idrografici più distanti. Ad esempio, l'acqua pompata nel Cambrésis e nel bacino minerario o nella regione di Lille proviene dalla falda freatica di gesso e più precisamente dalla falda acquifera Seno-Turoniana che è a diretto contatto con la Haute-Dêule , le Scarpe , Haut-Escaut , Selle , La Sensée e le loro conche, anche queste vasche essendo state poste artificialmente a contatto con altre vasche mediante lo scavo di canali. Con il canale Senna-Nord , sarà in contatto con le falde acquifere superficiali della regione parigina.
Per due secoli, la trivellazione dei canali e il pompaggio o la disidratazione industriale del bacino minerario hanno probabilmente modificato in modo significativo la normale evoluzione piezometrica stagionale di questa falda acquifera. Prima di allora, il drenaggio di grandi zone umide potrebbe aver già influenzato il suo funzionamento, almeno in superficie. Oggi (2010), Charbonnages de France monitora 320 piezometri ; 9 scendendo a 820 metri per seguire l'innalzamento della falda freatica nei giacimenti di carbone (si stima che questo rialzo possa durare fino al 2100 circa per poi allagare la parte sommersa del bacino minerario (eccetto il pompaggio). i piezometri scendono a circa 20 me misurano le variazioni del soffitto e la qualità della tovaglia in gesso profondo.
La vulnerabilità della falda acquifera di gesso può essere valutata da un doppio punto di vista, quello della quantità di acqua immagazzinata e disponibile, e quello della qualità.
Aspetti quantitativi : questa falda acquifera è stata sottoposta a pompaggi molto intensi ( industriali , urbani , domestici e localmente agricoli ). Ha subito gli effetti del pompaggio dovuto al disidratazione delle gallerie minerarie. A livello locale (intorno a Lille per esempio) e soprattutto durante gli anni di siccità (o dopo questi anni) siamo al limite del sovrasfruttamento della falda freatica. Nel 2002 l'acqua nella tavola di gesso aveva un contenuto (medio) di nitrati di 31 mg / litro. Questo tasso aumenta regolarmente da più di 20 anni, a volte di oltre 0,5 mg / litro all'anno in determinati punti. Questo problema alla fine richiederà il trattamento dell'acqua.
Aspetti qualitativi : questa falda acquifera era localmente a contatto con acque superficiali altamente inquinate (inquinamento industriale, letame e liquami agricoli, sequele belliche ), sia attraverso la percolazione dell'acqua, sia più direttamente tramite vecchi pozzi o pozzi, o tramite flussi diretti lungo le faglie nei sistemi carsici .
Il sottosuolo calcareo ha favorito un'agricoltura ricca, e talvolta un'alta densità di abitanti (intorno a Lille , Amiens , Cambrai per esempio). Questo seminterrato di gesso supporta quindi anche molte vecchie discariche di rifiuti domestici (almeno una per comune, per migliaia di comuni). Ci sono anche alcune vecchie discariche industriali, siti dismessi, siti inquinati e sedimenti.
Gran parte dei terreni agricoli arati sono stati colpiti negli ultimi decenni da irrorazioni regolari e fertilizzanti (azoto, fosfati) o impianti di trattamento degli effluenti o letame , letame e escrementi di pollame industriale , ecc. rischia di portare un fattore di inquinamento da nitrati di eutrofizzazione , ma anche microbico .
Infine, nelle aree di subsidenza mineraria , importanti perdite dalla rete fognaria hanno contribuito a inquinare la falda freatica e diverse migliaia di ettari di aree dismesse continuano a rilasciare inquinanti metallici, metalloidi, organici, organominerali, organometallici, ecc. alla falda freatica, possibilmente tramite vecchi pozzi o pozzi di trivellazione mal sigillati. Poiché queste regioni sono ricoperte da suoli essenzialmente dedicati a una delle attività agricole più intensive al mondo, sono state contaminate da input agricoli (pesticidi, ma soprattutto da nitrati che sono molto solubili in acqua. Alcuni nitrati provengono anche da ( nel nord della Francia) effluenti urbani dispersi nella falda freatica, in particolare a seguito di cedimenti di impianti minerari o chimici, come chiaramente evidenziato dalle mappe dell'inquinamento da nitrati, in particolare nel bacino del Chirurgo che drena il territorio dell'ex fabbrica NITROCHIMIE di Mazingarbe ). La falda acquifera ha una certa capacità di denitrificazione naturale ma che è quasi ovunque superata come evidenziato dalle analisi delle acque di trivellazione
Locale (150 comuni su 1600 circa a nord di Calais), catiche e altre cavità sotterranee, naturali o scavate nel gesso potrebbe aver ricevuto rifiuti che potrebbero aver contaminato la falda freatica (Il fondo di alcune catiche può essere allagato anche in inverno e potrebbe, secondo tutte le opinioni previsionali di INERIS, OMM o ONERC essere sempre più spesso nel contesto climatico previsto cambiamento ). Il pompaggio intenso induce un cono di abbattimento che può prosciugare l'ambiente circostante il pozzo, ma può anche favorire i movimenti orizzontali degli inquinanti. Quasi l'intero bacino dell'Artois Picardie, compresa l'intera regione del Nord-Pas-de-Calais, è classificato come zona vulnerabile ai sensi della direttiva sui nitrati .
Alcuni acquiferi hanno un potenziale interessante per l' energia geotermica , permanente o stagionale, o per lo stoccaggio temporaneo o stagionale di calorie o frigorie. Nella zona mineraria del Nord-Pas-de-Calais a partire dalla fine del XX ° secolo, in seguito al declino del settore, lo strato posteriore gesso dopo essere stato pesantemente sovrasfruttati .
Le previsioni climatiche di Météo-France suggeriscono che gli inverni potrebbero diventare sempre più piovosi e freschi in questa regione, con estati comunque più calde e secche. Il serbatoio del gesso potrebbe quindi riempirsi più velocemente di quanto previsto dai primi modelli.
Contemporaneamente si sta formando un nuovo foglio ( coal neo-sheet ) nel "carbone" , o più precisamente nei vuoti minerari (circa 100.000 km di gallerie in questo unico bacino, più o meno frantumato). A seguito di fulmini) . queste formazioni geologiche non erano una volta falde acquifere, ma questi vuoti ora si riempiono d'acqua, più o meno rapidamente a seconda della posizione. L'acqua proviene sia dagli input superficiali che dalle infiltrazioni dello strato di gesso. Durante il crollo (dal 1850) le crepe hanno potuto aprirsi nell'ammasso roccioso e modificare irreversibilmente i flussi sotterranei e superficiali; A livello locale, l'acqua sta affiorando o sta già allagando punti bassi e talvolta terreni urbanizzati, il che richiede alle comunità di pompare in modo permanente per esaurire le aree di subsidenza mineraria .
Queste tovaglie sembrano localmente facilmente accessibili a basso costo. Costituiscono però un gigantesco stock naturale di calorie o frigorie che è stato poco sfruttato (a parte qualche esperimento, ad esempio a Villeneuve d'Ascq oa Lille con il riscaldamento di tutto il Nuovo Secolo a pompa di calore).
Alla fine degli anni '70 e all'inizio degli anni '80, nel quadro delle politiche di risparmio energetico regionali e nazionali (a seguito delle crisi energetiche), quando si cercavano soluzioni sostenibili e innovative (Lo slogan era La Francia non ha petrolio, ma ha idee ), geologi e vari specialisti dell'energia hanno avuto l'idea nel nord della Francia di incoraggiare l'uso della falda freatica gesso, in particolare nella zona mineraria come fonte di unità termiche tramite pompe di calore , per il riscaldamento collettivo o l' aria condizionata di grandi complessi di uffici, industriali o residenziali), o come accumulo di calorie (o chilocalorie) di origine solare o industriale (ad esempio dall'energia fatale persa dagli inceneritori in atmosfera in estate, mentre queste calorie potrebbero essere utilmente utilizzate per il riscaldamento in inverno).
Infatti ad ogni livello della falda freatica, anche nella sua parte superiore, e ancor più in profondità (dove aumenta con il gradiente geotermico ), la temperatura dell'acqua è molto costante. Nei pozzi superficiali esistenti, l'acqua viene estratta a una temperatura compresa tra 10 e 11 ° C +/- 1 ° C , con una media di 11,5 ° C e in alcuni casi a 16,1 ° C (a seconda delle misurazioni effettuate intorno al 1985 su circa 80 pozzi) .
Tuttavia sussistevano difficoltà tecniche, in particolare dovute alle elevate portate richieste (disponibili solo dove il gesso è piuttosto fratturato), alla durezza dell'acqua che rischia di incrostare gli scambiatori di calore, e alle incertezze sui possibili cambiamenti di temperatura. Composizione fisico-chimica. dell'acqua ( drenaggio acido delle miniere , che sembra essere evitato dalla durezza naturale di quest'acqua), inquinamento da agenti corrosivi di origine naturale o industriale o anche urbana ( salatura delle strade ), rischio di biofilm incrostanti, localmente più importante per la presenza di nitrati e perdite dalle fognature alla falda freatica, ecc.
In Francia esiste un quadro amministrativo e giuridico per lo sfruttamento delle falde acquifere e, dagli anni '80 , diversi studi si sono concentrati su questo potenziale che potrebbe essere di interesse nel contesto dell'adattamento ai cambiamenti climatici .
Potenzialmente, le PAC (pompe di calore) ad alte prestazioni potrebbero sfruttare le calorie del web e soddisfare una parte importante dei bisogni delle comunità e del terzo settore , piscine , ospedali , magazzini, prodotti di refrigerazione , essiccazione e deumidificazione, grandi serre (10 m 3 / h per 1000 m 2 di serra), ecc. Ciò richiederebbe portate di centinaia di m 3 / h (che possono essere reiniettate nella falda freatica tramite un altro pozzo, per formare un anello termico). Portate molto elevate sembrano possibili nel bacino minerario, dove l'attività mineraria ha svolto in una certa misura un ruolo paragonabile a quello della fratturazione idraulica utilizzata per l ' "attivazione" delle perforazioni di petrolio, gas o acqua, ma con buoni risultati. Un passaggio dell'acqua attraverso lagune naturali integrabili nella rete verde del bacino minerario aiuterebbe forse anche a ripulirlo.
L'AFME ha ritenuto nel 1986 che fossero necessari da 0,4 a 1,5 m 3 / h di acqua sotterranea per riscaldare un alloggio collettivo equivalente e da 0,7 a 3 m 3 / h per un alloggio individuale. I recenti progressi tecnici nell'isolamento termico ( casa passiva , ecc.) E nei sistemi a pompa di calore , associati a collettori geotermici verticali, campi di sonde geotermiche, pile di energia, ecc.) Consentono ora rendimenti molto migliori.
Sembrava facile negli anni 1970-1980 (prima della chiusura degli ultimi pozzi minerari), nel bacino del carbone, usare " doppietti di pozzi " per prendere calorie o per immagazzinare acqua calda nella falda freatica (circuito di circolazione dell'acqua che riscalda o raffredda nel seminterrato), che migliorano l'efficienza dei pac ad alta potenza. Tuttavia, esistono alcuni freni, in parte valutati, tra cui un'elevata mineralizzazione totale, nonché durezza e contenuto di ferro localmente. I rischi di corrosione sono molto bassi qui (tranne che per effetto dielettrico), ma i rischi di depositi di calcare devono essere controllati (calcare, ferro, zolfo mobilitati per cristallizzazione o biofilm batterici), poiché possono influenzare fortemente le capacità degli scambiatori di calore). In questo ambiente complesso e altamente artificiale, è inoltre necessario tener conto dell'esistenza di pompaggi a monte oa valle dei pozzi, che disturbano quello che sarebbe il flusso naturale della falda freatica. È inoltre necessario tenere conto di alcune autorizzazioni o possibilità amministrative per gli scarichi, dei costi di esercizio degli impianti di pompaggio e sollevamento (fino a 5.000 m 3 al giorno per alcune stazioni), addebiti sui prelievi delle acque sotterranee, tasse igieniche, ecc.)
Esistono opportunità dove il pompaggio esiste ed è necessario (esaurimento delle aree urbanizzate), nelle parti inferiori dove il rischio di inondazioni per innalzamento della falda è permanente. Lì, lo studio del 1986 ha suggerito che sarebbe stato interessante combinare il recupero delle calorie con pompe di disidratazione che evacuano la loro acqua verso i canali .
Nel 1986, in Francia per acque inferiori a 20 ° C , il campionamento delle calorie era possibile senza autorizzazione, ma qualsiasi perforazione o struttura doveva essere dichiarata se era più profonda di 10 m nel terreno (art 131 del codice minerario), e qualsiasi perforazione di oltre 80 m richiedeva un'autorizzazione prefettizia (decreto 3 ottobre 1958), nonché qualsiasi perforazione di oltre 10 m se la portata prevista superava i 250 m 3 al giorno. Oltre una certa portata massima (8 m 3 / h nel 1986), l'eventuale trivellazione non destinata ad uso domestico (la pompa di calore rientra in questo quadro) doveva essere dichiarata al Prefetto entro 8 giorni dalla sua messa in servizio. Bacini di acqua potabile, cimiteri, alcune prescrizioni di documenti urbanistici , DUP O servitù Può vietare l'estrazione. Lo scarico in superficie o nella falda acquifera utilizzata per il trasferimento delle calorie deve soddisfare determinate condizioni (es. Meno di 30 ° C, assenza di inquinamento o additivi, ecc.) O richiedere l'autorizzazione del prefetto.
In futuro, l' SRCAE (in fase di stesura nel 2011) potrebbe forse contenere nuove disposizioni riguardanti questa potenziale risorsa. Anche il Parco Naturale Regionale dell'Avesnois è interessato a questa risorsa e propone uno studio esteso alle falde acquifere superficiali, che richiederebbe misurare o modellare la profondità e lo spessore della falda freatica, la sua idrochimica, la sua trasmissività e la sua temperatura. Alcuni dati sono già disponibili (temperatura, qualitometri , su ADES ; e sondaggi profondi su InfoTerre , il visualizzatore di dati geoscientifici BRGM). Il foglio di calcare carbonifero potrebbe anche essere stato sfruttato termicamente, ma poi in Belgio, dove è meno profondo o più costoso nel nord della Francia (perché situato da più di 100 ma 200 m di profondità). Ma questa falda acquifera è molto sfruttata eccessivamente; è sceso da 1 a 1,5 metri all'anno per più di un secolo;
La direttiva quadro sulle acque impone a tutti gli Stati membri di raggiungere un buono stato ecologico delle acque superficiali entro il 2015 . In una parte della Piccardia e della Francia settentrionale e fino alla Champagne Ardenne ( Champagne gessoso ), molti fiumi dipendono totalmente dalla tavola di gesso per il loro cibo. In queste aree le popolazioni, l'economia e l'ambiente dipendono anche da questa falda acquifera per il fabbisogno idrico, il che spiega perché in Champagne-Ardenne è stato creato un “Osservatorio della tavola di gesso” sotto l'egida del DIREN e delle amministrazioni responsabili dell'approvvigionamento o la qualità dell'acqua, la Seine Normandy Water Agency e la BRGM . La prima dashboard risale aMarzo 1999. Viene aggiornato annualmente.
La falda acquifera del gesso è considerata una “unità” omogenea, ma è interessata da complessi processi fisico-chimici, idrochimici e di stratificazione e da flussi sotterranei che sono stati modificati dal suo sfruttamento e estrazione. È localmente molto inquinato (dalla chimica del carbonio e dalla metallurgia in particolare), in particolare sotto Lille / Roubaix / Tourcoing e nel bacino minerario.
A volte è necessario intervenire in profondità per trattare i postumi dell'inquinamento superficiale.
